Son güncelleme: 15.10.2021
HVAC, kavramı İngilizce Heating, Ventilating and Air Conditioning kavramlarının baş harflerinin birleşmesi ile oluşan teknik bir terimdir. Kavramı oluşturan kelimeleri Türkçe’ye çevirdiğimizde Isıtma, Havalandırma ve İklimlendirme terimleri karşımıza çıkmaktadır. HVAC genel olarak bu teknik ve metotları sembolize ederek bu kavramlar üzerinden fayda oluşturmayı amaçlamaktadır.
HVAC kavramları itibari ile Makine Mühendisliği içinde yer alan Akışkanlar Mekaniği, Isı Transferi, Termodinamik ve Mekanik Tesisat konularını kapsamaktadır. Bu bilimlerden hareketle farklı sektörlerde hesaplama yaparak gelişim amaçlanmaktadır.
Günümüzde HVAC alanı sonlu elemanlar yöntemi içine dahil edilerek kullanılmaktadır. Sonlu elemanlar metodu ile Akışkanlar Mekaniği, CFD (Computational Fluid Dynamics-Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği) tekniği ile hesaplanmaktadır. Tasarlanan modeller üzerinden analiz ve hesaplama yapılarak çalışma gerçekleştirilmektedir. Isıtma, Havalandırma ve İklimlendirme hesapları CFD Analiz içinde gerçekleştirilerek insan ve topluluklar için konfor parametreleri belirlenmektedir. Böylelikle yapıların, tesisatın ve ortamların kalitesi ve konforu bir hesaba dahil edilerek veriler ile incelenebilmektedir. Bu çalışma alanı neticesinde CFD dalı olarak HVAC Analiz dalı oluşmuştur.
SOLIDWORKS Flow Simulation, CFD-Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği metodu kullanarak sonlu hacimler yöntemi ile analiz gerçekleştirmektedir. HVAC Analiz, SOLIDWORKS Flow Simulation içine bir modül olarak eklenmiştir.
HVAC modülü, çevre koşullarını ve insanlar üzerindeki etkilerini simüle etmek için gelişmiş araçlar ve kütüphane sunmaktadır. HVAC modülünün araçlarından biri, spektral radyasyona izin veren gelişmiş bir radyasyon modelidir. Ek olarak, radyasyon ve konfor seviyesi ile ilgili işlem sonrası parametreler tanıtılmıştır. Mühendislik veri tabanı daha fazla malzeme, fan vb. ile geliştirilmiştir.
HVAC Analiz aşağıdaki alanlarda sıklıkla kullanılan analiz metodudur;
– Hava temizleme ekipmanları
– Klimalar
– Klima santralleri
– Kazanlar
– Soğutucular
– Difüzörler
– Isı eşanjörleri/bobinler
– Nemlendiriciler/nem gidericiler
– Isıtma ekipmanı
– Pompalar/üfleyiciler, fanlar
– Kompresörler/aspiratörler
HVAC Analiz ile başlıca İnsan Konforu, Radyasyon, Tracer Study alanlarında çalışma gerçekleştirilebilmektedir.
Konfor Çalışmaları
Otopark, sınıf, hastane, ofis, laboratuvar, fabrika, taşıma araçları (otobüs, uçak vb.) gibi insan ve topluluğun olduğu tüm alanlarda gerçekleştirilebilmektedir. Konfor analizleri için aşağıdaki çalışmalar analiz edilmekte ve tasarımlar gerçekleştirilmektedir;
– Havalandırma sistemi kanalları ve fanlarının hava akış tasarımı
– Duman takibi ve yangın algılama için analiz
– Egzoz dumanı modellemesi
– Yolcu / Çalışan konforu ve iklim kontrolü
– Akış alanlarının görselleştirilmesi
– Akış alanlarının ve ısıtma sistemlerinin görselleştirilmesi
– Havalandırma ve duman tahliye sistemlerinin tasarımı
– Duman senaryolarının analizi
– İşçilerin ve ürünlerin çapraz kontaminasyondan korunması
– Hastaların konfor seviyesi
– Bağışıklık yetersizliği olan hastalar için çapraz kontaminasyon
– Malzeme koruması (steril ekipman, hasta tarafından personele ve personelden getirilen kontaminasyondan korunmalıdır)
Kontaminasyon*: Tehlikeli maddelerin insan vücuduna, eşyalara ve çevreye bulaşmasıdır.
Radyasyon Çalışmaları
Radyasyon analizi, çeşitli cihazlarda ve ortamlarda çevre radyasyonu, solar radyasyon ve katı malzemelerde soğurma şeklinde gerçekleştirilebilmektedir. Radyasyon analizleri için aşağıdaki çalışmalar analiz edilmekte ve tasarımlar gerçekleştirilmektedir;
– Radyasyonun cam gibi yarı saydam katılar içinde absorpsiyonu (bina pencereleri veya cam aydınlatma cihazı yoluyla güneş radyasyonu)
– Yüzeylerde uygun yansımayı sağlamak için speküler katsayı
– Radyasyon kaynaklarının spektral özelliklerinin yanı sıra katı ve yüzey özelliklerinin dalga boyu bağımlılığı
– Nesnelerden geçen ışığın yansımasını ve yayılmasını sağlamak için kırılma indeksi
Tracer Study
Türkçe’ye İzleyici Çalışması olarak çevrilen Tracer Study, karışımın varlığının taşıyıcı sıvı akışı üzerinde ihmal edilebilir bir etkiye sahip olduğu varsayımıyla hareket eder. Mevcut taşıyıcı sıvıdaki belirli bir katkı maddesinin (izleyici) akışını incelemenize izin verir. Bu varsayım, karışımın konsantrasyonu (kütle oranı) nispeten düşükse doğrulanır. Tracer Study analizleri için aşağıdaki çalışmalar analiz edilmekte ve tasarımlar gerçekleştirilmektedir;
– Hava Kirliliği
– Hava Kalitesi
– Yoğunlaşma
– Akış Kütlesi ve Kütlesi Kesri hesaplaması
HVAC Analizinde aşağıdaki parametreler üzerinden sonuçlar incelenmektedir;
– Predicted Mean Vote (PMV): Türkçe’ye Tahmini Ortalama Oy olarak çevrilen parametredir. Bir grup insanın ortalama termal duyum derecesidir. Yedi noktalı termal duyu ölçeğidir. Vücuttaki iç ısı üretimi çevreye verilen ısı kaybına eşit olduğunda termal denge elde edilir. Ilımlı bir ortamda, insan termoregülatör sistemi, ısı dengesini korumak için cilt sıcaklığını ve ter salgısını otomatik olarak değiştirmeye çalışacaktır. Bir kişinin durumunu değerlendirmek için kullanılır, -3 ve +3 arasında değere sahiptir. -3 kişinin soğuk olduğunu gösterir. +3 kişinin ateşli olduğunu gösterir. 0 ise nötr olduğunu gösterir sıcaklık hissidir. 0’a ulaşmak hedeflenir.
– Predicted Percentage Dissatisfied (PPD) : Türkçe’ye Tahmini Memnuniyetsizlik Yüzdesi olarak çevrilen parametredir. belirli bir ortamdaki termal koşullardan memnun olmayan kişilerin yüzdesi hakkında bilgi sağlar. PMV şeması ile incelenerek detaylı bir inceleme sağlanabilir.
– Çalışma Sıcaklığı : İçinde hayali bir siyah mahfazanın üniform sıcaklığıdır. Bir bina sakini, gerçek üniform olmayan ortamdakiyle aynı miktarda ısıyı radyasyonu artı konveksiyonla değiştirecektir.
– Taslak Sıcaklık: Bu değer kaplanan bölgedeki herhangi bir nokta ile ideal koşullar olarak tanımlanan kontrol koşulu arasındaki sıcaklık farkıdır. Taslak, hem hava hareketi hem de hava sıcaklığı nedeniyle vücudun herhangi bir bölümündeki herhangi bir lokalize soğukluk veya sıcaklık hissi olarak tanımlanır. Nem ve radyasyon sabit kabul edilir.
– Air Diffusion Performance Index (ADPI) : Türkçe’ye Hava Difüzyon Performans İndeksi olarak çevrilen parametredir. Hava hızının 0,35 m/s’nin altında olduğu ve Taslak Sıcaklığının -1,7°C ile 1,1°C arasında olduğu akışkan hacmindeki boşluk yüzdesidir.
– Contaminant Removal Effectiveness (CRE) : Türkçe’ye Kirletici Temizleme Etkinliği olarak çevrilen parametredir. Bir noktadan kirleticinin (izleyici) uzaklaştırılmasında havalandırma sisteminin etkinliği hakkında bilgi sağlar. Bir havalandırma sisteminin tüm mahalden kirli havayı uzaklaştırmadaki etkinliği hakkında bilgi sağlayan bir indekstir. Mükemmel bir karıştırma sistemi için CRE = 1’in üzerindeki değerler iyi, 1’in altındaki değerler zayıftır.
– Local Air Quality Index (LAQI) : Türkçe’ye Yerel Hava Kalitesi İndeksi olarak çevrilen parametredir. Bir havalandırma sisteminin kirli havayı bir noktadan uzaklaştırmadaki etkinliği hakkında bilgi sağlayan bir indekstir. Mükemmel bir karıştırma sistemi için LAQI = 1. Diğer sistemler için, bir noktadaki değer ne kadar yüksek olursa, havalandırma sisteminin o noktadan kirli havayı uzaklaştırma kapasitesi o kadar iyi olur. Bu parametre yalnızca kontrol alanında birden fazla sıvı varsa kullanılabilir.
– Akış Açısı: Tasarım akış yönünden akış sapmasını gösterir. Tasarım akış yönü olarak seçilen koordinat sisteminin eksenlerinden birini düşünün, sonuçlar tasarımdan sapma olarak görülebilir. Tipik olarak, 15°’den az olan akış açıları iyi kabul edilebilir.
HVAC Analiz’in sağladığı faydalar,
– Daha iyi Havalandırma Sistemleri tasarlayabilirsiniz.
– Kapsamlı Malzeme Veritabanı imkanına sahip olabilirsiniz.
– İnsan konforu parametrelerini kontrol edebilirsiniz
– Sistem (Çevre, Ortam vb.) özelliklerini belirleyebilirsiniz.
– Farklı tasarım senaryolarını değerlendirebilirsiniz.
